Vacuum Tubes (진공관)¶

Thermionic emission (열전자 방출)을 이용하여

• amplifier (증폭기) 및
• switch 역할을 할 수 있는 device.

작동방식¶

heater에 의해 cathode가 충분한 온도에 도달 하면
electron(열전자)가 방출 되고
이 열전자는 vacuum tube 내에서 anode로 전달됨 .

• P : plate의 앞글자를 딴 것. anode를 가르킴.
• K : cathode를 가르킴.
• H : heater를 가르킴.
• G : grid를 가르킴.

Diode

이처럼 vacuum tube가 cathode와 anode만 가진 경우는
전류를 한방향으로만 흐르게 하는데 사용되며 diode라고 불림.

Triode

cathode에서 방출된 electron이 anode로 가는 경로에 grid를 삽입 하고,
해당 grid에 작은 전압 변화 를 가할 경우,
cathode에서 anode로 흐르는 전류에 매우 큰 변화를 가져올 수 있음
(이를 이용하여 일종의 증폭기로 vacuum tube가 사용가능함)

장단점¶

Vacuum Tube는
Relay와 달리 물리적인 소자가 아니기 때문에
전기를 이용한 매우 우수한 switch (당시 기준)로 동작 가능하며
이는 초기 컴퓨터 개발에 vacuum tube가 주요소자로 사용된 이유였음.
하지만, 큰 출력을 필요한 경우,
vacuum tube의 크기가 매우 커져야 하는 단점을 지님.

• 실제로 IC에 비해 너무 커서(bulky), 오늘날의 컴퓨터에서는 거의 사용되지 않음.
• 또한 열전자 방출을 위한 heater 로 인해 너무 뜨겁고 에너지 소모가 크다는 단점이 있음.
• 또한 vacuum tube자체가 깨지기 쉽다는 점도 오늘날 컴퓨터에 들어가는 소자로는 적절하지 못함.

현재의 사용처¶

• 의료기기 중 X-ray발생(X-ray tube)에 사용되며, 전자레인지 나 오디오 기기 에 사용됨.
• 특히 Vacuum tube를 사용한 증폭기의 경우, 고유의 음색이 매우 좋아서 고가의 오디오기기에서 사용됨.
• 첨단 분야에서는 핵융합 발전 등에서 plasma를 가속시키기 위해서 사용되는 등 여전히 응용분야가 많은 편임.